Matériaux

Les matériaux sont nécessaires pour définir les surfaces, les sections et les solides. Les propriétés des matériaux sont intégrées dans les rigidités de ces objets.

Nom

Vous pouvez définir un nom quelconque pour le matériau. Si la désignation correspond à une entrée de la bibliothèque, RFEM importe les propriétés de matériau enregistrées. Pour sélectionner le matériau dans la bibliothèque, cliquez sur le bouton à la fin de la ligne de saisie. L’importation de matériaux est décrite dans le chapitre Bibliothèque de matériaux.

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les « Propriétés de matériau de base » sont fixes et ne peuvent pas être modifiées. Si vous souhaitez utiliser des propriétés de matériau personnalisées, cochez la case Matériau personnalisé dans la section « Options » (voir la section Matériau personnalisé).

Base

L’onglet Base gère les paramètres fondamentaux du matériau. Il offre également des possibilités de contrôle pour des propriétés particulières que vous pouvez définir dans des onglets supplémentaires.

Catégories

Dans cette section, vous définissez le type de matériau et le modèle de matériau.

Type de matériau

Le type de matériau contrôle quels paramètres et coefficients sont pertinents pour la vérification. Cette classification fournit également les facteurs partiels de sécurité du matériau qui sont pris en compte lors de la vérification selon la norme.

Pour un matériau de la bibliothèque, l’un des types de matériau suivants est prédéfini.

Modèle de matériau

La liste propose les modèles de matériau suivants :

Isotrope | Élastique linéaire

Les propriétés de rigidité élastique linéaire du matériau sont indépendantes de la direction. Elles peuvent être décrites comme suit :

Les conditions suivantes s’appliquent :

• E > 0
• G > 0
• -1 < ν ≤ 0,5 (pour les surfaces et les solides ; pour les barres illimité vers le haut)

La matrice de souplesse (inverse de la matrice de rigidité) pour les surfaces est :

Orthotrope | Élastique linéaire (surfaces)

Avec ce modèle de matériau, vous pouvez définir des propriétés de rigidité différentes dans les deux directions de surface x et y. Cela permet par exemple de représenter les propriétés de plastique renforcé de fibres de verre, de planchers nervurés ou les directions de portée de dalles avec armature. Les axes de surface x et y se trouvent dans le plan de la surface, perpendiculaires l’un à l’autre.

Pour définir des propriétés de matériau différentes pour les directions x et y, activez la case Matériau personnalisé dans la section « Options ». Dans l’onglet Orthotrope | Élastique linéaire (surfaces), vous pouvez alors définir les paramètres du matériau.

Pour une matrice de rigidité définie positive, les conditions suivantes doivent être remplies :

• E_x > 0; E_y > 0
• G_yz > 0; G_xz > 0; G_xy > 0
• $$\left|{\mathrm{\nu }}_{\mathrm{xy}}\right|<\sqrt{\frac{{\mathrm{E}}_{\mathrm{x}}}{{\mathrm{E}}_{\mathrm{y}}}}$$

  Coefficient de poisson

Le coefficient de Poisson peut être défini pour les deux directions d’orthotropie. Les indices pour ν_xy et ν_yx sont définis comme suit : le premier indice représente la déformation dans la direction de contrainte, le deuxième indice la déformation négative perpendiculaire à la direction de contrainte.

Orthotrope | Élastique linéaire (solides)

Dans le modèle de matériau orthotrope tridimensionnel, les rigidités élastiques peuvent être définies séparément dans toutes les directions du solide. Pour définir des propriétés de matériau différentes pour chaque direction, activez la case Matériau personnalisé dans la section « Options ». Dans l’onglet Orthotrope | Élastique linéaire (solides), vous pouvez alors définir les paramètres du matériau.

Les éléments de la matrice de rigidité déterminés à partir des saisies sont indiqués dans l’onglet « Orthotrope | Élastique linéaire (solides) - Matrice de rigidité ».

Isotrope | Bois | Élastique linéaire (barres)

Ce modèle de matériau est disponible pour les matériaux de type « Bois ». Il permet par exemple de représenter les propriétés d’un panneau OSB dans un modèle de barres qui prend en compte les différentes rigidités en fonction de la position d’installation. Vous pouvez définir la position du panneau dans l’onglet Isotrope | Bois | Élastique linéaire (barres) via les deux listes.

Orthotrope | Bois | Élastique linéaire (surfaces)

Pour les matériaux de type « Bois », ce modèle de matériau permet de contrôler le module d’élasticité en fonction de l’effet porteur en tant que mur ou plaque ainsi que le module de cisaillement G_xy : les panneaux OSB, par exemple, présentent des rigidités directionnelles dans le modèle selon la position d’installation.

Les paramètres de rigidité peuvent être définis dans l’onglet Orthotrope | Bois | Élastique linéaire (surfaces). Pour les matériaux de bois issus de la bibliothèque, des valeurs standard sont prédéfinies. Pour définir des propriétés de matériau différentes pour chaque direction, activez d’abord la case Matériau personnalisé dans la section « Options ».

Propriétés de matériau de base

Dans cette section de l’onglet « Base », les propriétés essentielles du matériau sont indiquées.

Modules d’élasticité

Le module E décrit le rapport entre la contrainte normale et la déformation.

Module de cisaillement

Le module de cisaillement G, également appelé module de glissement, est la deuxième grandeur caractéristique pour décrire le comportement élastique d’un matériau linéaire, isotrope et homogène. La déformation repose dans ce cas sur une contrainte de cisaillement.

Coefficient de Poisson

Le coefficient de Poisson ν, également appelé nombre de Poisson, est nécessaire pour déterminer la contraction transversale. Pour les matériaux isotropes, le coefficient de Poisson se situe généralement entre 0,0 et 0,5. À partir d’une valeur de 0,5 (par ex. caoutchouc), on suppose qu’il ne s’agit pas d’un matériau isotrope.

La relation entre le module E, le module G et le coefficient de Poisson pour un matériau isotrope est décrite dans l’équation Coefficient de Poisson.

Si vous saisissez un Matériau personnalisé avec ses propriétés isotropes, RFEM détermine le coefficient de Poisson à partir des valeurs des modules E et G. Vous pouvez modifier ce préréglage si nécessaire dans la liste « Type de définition ».

Type de définition

Poids volumique / Densité

Le poids volumique γ décrit le poids du matériau par unité de volume. Cette indication est particulièrement importante pour le cas de charge « Poids propre » : le poids propre automatique du modèle est déterminé à partir du poids volumique et des aires de section des barres utilisées ou des surfaces et solides.

La densité ρ décrit la masse du matériau par unité de volume. Cette indication est nécessaire pour les études dynamiques.

Coefficient de dilatation thermique

Le coefficient de dilatation thermique α décrit la relation linéaire entre les changements de température et de longueur (déformation du matériau lors du chauffage, compression lors du refroidissement).

Le coefficient de dilatation thermique est pertinent pour les types de charge « Température » et « Variation de température ».

Options

Les cases à cocher dans cette section de l’onglet « Base » permettent d’influencer les propriétés du matériau. Après l’activation d’une option, de nouveaux onglets sont ajoutés.

Matériau personnalisé

Pour les matériaux issus de la bibliothèque, les propriétés du matériau sont prédéfinies et ne peuvent donc pas être modifiées directement dans les champs de saisie. Pour adapter les propriétés d’un matériau, activez la case « Matériau personnalisé ». Les champs de saisie des propriétés de matériau de base dans l’onglet « Base » deviennent alors accessibles. De même, vous pouvez modifier les propriétés spécifiques à la vérification dans l’onglet « Propriétés du matériau » (voir l’image Adapter les propriétés du matériau). Dans l’onglet « Modification de rigidité », il est possible de mettre à l’échelle globalement le module E et le module G avec un facteur (voir l’image Adapter la rigidité du matériau).

Dépendant de la température

Pour définir un matériau élastique linéaire avec des propriétés contrainte-déformation dépendant de la température, activez les cases « Matériau personnalisé » et « Dépendant de la température ». Vous pouvez ensuite définir les propriétés du matériau dépendant de la température dans l’onglet Dépendant de la température.

Estimation des coûts

Pour déterminer les coûts, les matériaux affectés aux différents objets sont utilisés. Vous pouvez définir les coûts unitaires et les unités des objets dans l’onglet Estimation des coûts.

Estimation des émissions de CO₂

L’estimation des émissions de CO₂ repose également sur les matériaux affectés aux différents objets. Vous pouvez définir les émissions unitaires et les unités dans l’onglet Estimation des émissions de CO₂.

Texture personnalisée

Avec une texture personnalisée, vous pouvez attribuer une structure de surface au matériau. Les objets sont alors représentés de manière très réaliste lors du rendu. Dans l’onglet « Texture personnalisée », sélectionnez une entrée existante ou définissez une nouvelle texture avec le bouton (voir le chapitre Textures).

Propriétés du matériau

Dans l’onglet Propriétés du matériau, toutes les propriétés du matériau qui jouent un rôle pour l’analyse statique et la vérification dans les modules complémentaires sont indiquées.

Modification de rigidité

L’onglet Modification de rigidité est affiché lorsque vous avez coché l’option Matériau personnalisé dans l’onglet « Base ». Vous pouvez ici adapter globalement la rigidité du matériau, par exemple pour prendre en compte des facteurs de sécurité ou des propriétés de matériau réduites.

Dans la liste de la section « Type de modification », deux possibilités sont disponibles :

• Facteur de division pour les modules E et G
• Facteur de multiplication pour les modules E et G

Dans la section « Paramètre », indiquez le facteur avec lequel la rigidité du matériau doit être adaptée.

Si un matériau avec des propriétés orthotropes est présent, les modules E et G ainsi que les coefficients de Poisson peuvent être adaptés dans l’onglet Orthotrope | Élastique linéaire (voir l’image Matrice de rigidité). Si vous activez l’option « Définir les éléments de la matrice de rigidité » dans l’onglet Orthotrope | Élastique linéaire | Matrice de rigidité, vous pouvez également définir manuellement les éléments de la matrice de rigidité.

Dépendant de la température

L’onglet Dépendant de la température est affiché lorsque vous avez coché les options Matériau personnalisé et Dépendant de la température dans l’onglet « Base ». Vous pouvez ici décrire les propriétés du matériau dépendant de la température. Les propriétés de matériau dépendant de la température sont prises en compte pour les objets soumis à des sollicitations thermiques par température ou variation de température. Lors du calcul des charges de température, la température finale de chaque pas est utilisée.

Sélectionnez dans la liste « Propriété dépendant de la température » une propriété du matériau, par exemple le module E. Créez ensuite les lignes de tableau nécessaires avec le bouton afin de pouvoir saisir les températures avec les valeurs correspondantes ligne par ligne. Avec le bouton , les données peuvent également être importées depuis un tableau Excel.

La « Température de référence » définit les rigidités pour les objets qui ne présentent pas de charges de température. Pour une valeur de référence de 300 °C par exemple, le module E réduit de ce point de la courbe de température est utilisé pour toutes les barres et surfaces.

Bibliothèque de matériaux personnalisés

Vous pouvez enregistrer un matériau personnalisé dans une bibliothèque comme modèle. Ainsi, vous n’avez pas besoin de définir à nouveau les propriétés du matériau dans d’autres projets.

Enregistrer le matériau

Pour enregistrer le matériau actuel comme matériau personnalisé, cliquez sur le bouton en bas dans la section « Propriétés de matériau de base » après avoir défini les propriétés du matériau.

La boîte de dialogue « Nouveau matériau personnalisé » apparaît.

Saisissez la désignation du matériau dans le champ « Nom ». Si nécessaire, vous pouvez encore adapter les propriétés du matériau. Avec OK, vous enregistrez ensuite le matériau personnalisé dans la bibliothèque.

Importer le matériau

Pour importer un matériau personnalisé depuis la bibliothèque, cliquez dans la section « Propriétés de matériau de base » sur le bouton .

La boîte de dialogue « Modifier le matériau personnalisé » apparaît. Dans cette bibliothèque avec vos matériaux enregistrés (voir l’image Boîte de dialogue « Nouveau matériau personnalisé »), vous pouvez sélectionner l’entrée appropriée puis la reprendre avec OK.

Si vous avez importé un matériau personnalisé et souhaitez modifier généralement les propriétés, vous pouvez adapter les propriétés du matériau via le bouton (dans la section « Propriétés de matériau de base ») dans la bibliothèque.

Définir l’emplacement de la bibliothèque

La bibliothèque avec les matériaux personnalisés est par défaut enregistrée dans le fichier user_library_material.dbm dans le répertoire des configurations utilisateur. Vous pouvez vérifier ce répertoire dans les Options du programme.

Sélectionnez dans la catégorie Base de données l’entrée Bibliothèque de matériaux utilisateur (1). Affichez ensuite le dossier du fichier user_library_material.dbm via le bouton (2). Si vous souhaitez utiliser une autre bibliothèque de matériaux qui se trouve sur un lecteur réseau de votre entreprise, définissez le répertoire du fichier et cliquez sur « Enregistrer ». Vous pouvez également transférer votre fichier sur un autre ordinateur et y définir le chemin d’enregistrement correspondant dans la même boîte de dialogue.

Estimation des coûts

L’onglet Estimation des coûts est affiché lorsque vous avez coché l’option Estimation des coûts dans l’onglet « Base ».

Cochez pour les objets de structure « Barres », « Surfaces » et « Solides » quelle grandeur caractéristique du matériau est pertinente pour l’estimation des coûts : poids, volume ou surface, etc.

Saisissez dans la colonne « Coût unitaire » la valeur que coûte une unité du matériau. Dans la liste de la colonne « Unité », différentes possibilités pour les coûts unitaires sont disponibles.

À partir des coûts unitaires et des propriétés des objets de structure affectés au matériau, le programme détermine directement les coûts proportionnels.

Le « Poids total » à la fin du tableau indique la masse qui résulte de la somme de tous les poids partiels activés du matériau. En outre, la part du poids total que ce matériau représente par rapport à la masse de tous les matériaux activés pour l’estimation des coûts est indiquée.

Les « Coûts totaux » indiquent le prix qui résulte de la somme de tous les coûts partiels activés du matériau. En outre, la part des coûts que ce matériau représente par rapport au prix total de tous les matériaux activés pour l’estimation des coûts est indiquée.

Les « Coûts globaux » résultent de l’addition des coûts totaux de tous les matériaux activés pour l’estimation des coûts.

Estimation des émissions de CO₂

L’onglet Estimation des émissions de CO₂ est affiché lorsque vous avez coché l’option Estimation des émissions de CO₂ dans l’onglet « Base ».

Cochez pour les objets de structure « Barres », « Surfaces » et « Solides » quelle grandeur caractéristique du matériau est pertinente pour l’estimation des émissions de CO₂ : poids, volume ou surface, etc.

Saisissez dans la colonne « Émission unitaire » la valeur qu’une unité du matériau cause en CO₂. Dans la liste de la colonne « Unité », différentes unités d’émission pour équivalents CO₂ sont disponibles.

À partir des émissions unitaires et des propriétés des objets de structure affectés au matériau, le programme détermine les émissions de CO₂ proportionnelles. Le calcul s’effectue donc directement et non via une fonction séparée comme dans d’autres modules complémentaires.

L’« Émission totale » indique les équivalents CO₂ qui résultent de la somme de toutes les émissions partielles activées du matériau. En outre, la part des émissions que ce matériau représente par rapport aux émissions totales de tous les matériaux activés pour l’estimation est indiquée.

L’« Émission globale » résulte de l’addition des émissions totales de tous les matériaux activés pour l’estimation des émissions de CO₂.